Den här artikeln kommer att diskutera ARM Cortex A7-processorarkitekturen. Halvledarprodukter baserade på den kan hittas i smartphones, routrar, surfplattor och andra mobila enheter, där den tills nyligen hade en ledande position inom detta marknadssegment. Nu ersätts den gradvis av nyare och fräschare processorlösningar.
Kort information om ARM
Historien om ARM började 1990 när den grundades av Robin Saxby. Grunden för dess skapelse var en ny mikroprocessorarkitektur. Om tidigare den dominerande ställningen på CPU-marknaden ockuperades av x86 eller CISC, efter bildandet av detta företag dök ett värdigt alternativ upp i form av RISC. I det första fallet reducerades exekveringen av programkoden till 4 steg:
- Få maskininstruktioner.
- Utför mikrokodkonvertering.
- Få mikroinstruktioner.
- Steg-för-steg-utförande av mikroinstruktioner.
Huvudidén med RISС-arkitekturen var att bearbetningen av programkod kan reduceras till 2 steg:
- Få RISC-instruktioner.
- Bearbetar RISC-instruktioner.
Både i det första och det andra fallet finns det både plus och betydande nackdelar. x86 erövrade framgångsrikt datormarknaden och RISC (inklusive ARM Cortex A7, introducerad 2011) - marknaden för mobila enheter.
Historien om utseendet på Cortex A7-arkitekturen. Nyckelfunktioner
Cortex A8 fungerade som grunden för Cortex A7. Utvecklarnas huvudidé i det här fallet var att öka prestandan och avsevärt förbättra energieffektiviteten för processorlösningen. Detta är vad som till slut hände med ingenjörerna på ARM. En annan viktig egenskap i det här fallet var att det blev möjligt att skapa en CPU med big. LITTLE-teknik. Det vill säga, en halvledarkristall kan inkludera 2 datormoduler. En av dem syftade till att lösa de enklaste uppgifterna med minimal strömförbrukning, och som regel agerade Cortex A7-kärnorna i denna roll. Den andra var designad för att köra den mest komplexa programvaran och var baserad på Cortex A15 eller Cortex A17 datorenheter. Officiellt presenterades "Cortex A7", som tidigare nämnts, 2011. Jo, den första ARM Cortex A7-processorn släpptes ett år senare, det vill säga 2012.
Produktionsteknik
Initi altHalvledarprodukter baserade på A7 producerades enligt de tekniska standarderna på 65 nm. Nu är denna teknik hopplöst föråldrad. Därefter släpptes ytterligare två generationer av A7-processorer enligt toleransstandarder på 40 nm och 32 nm. Men nu har de blivit irrelevanta. De senaste CPU-modellerna baserade på denna arkitektur är redan tillverkade enligt 28 nm-standarder, och det är de som fortfarande kan hittas på rea. En ytterligare övergång till nyare tekniska processer med nya toleransstandarder och föråldrad arkitektur är knappast att vänta. Chips baserade på A7 upptar nu det mest budgetmässiga segmentet på marknaden för mobila enheter och de ersätts gradvis av prylar baserade på A53, som, med nästan samma energieffektivitetsparametrar, har en högre prestandanivå.
Arkitektur för mikroprocessorkärnan
1, 2, 4 eller 8 kärnor kan vara en del av en ARM Cortex A7-baserad CPU. Processorernas egenskaper i det senare fallet indikerar att chippet består av i huvudsak 2 kluster med 4 kärnor. Under 2-3 år baserades processorprodukter på nybörjarnivå på chips med 1 eller 2 datormoduler. Mellannivån upptogs av 4-kärniga lösningar. Tja, premiumsegmentet låg bakom 8-kärniga marker. Varje mikroprocessorkärna baserad på denna arkitektur inkluderade följande moduler:
- Floating Point Unit (FPU).
- Kontantnivå 1.
- NEON-block för CPU-optimering.
- ARMv7 beräkningsmodul.
Det fanns också följande vanligakomponenter för alla kärnor i processorn:
- Cash L2.
- CoreSight kärnkontrollenhet.
- AMBA databusskontroller med 128 bitars kapacitet.
Möjliga frekvenser
Den maximala klockfrekvensen för denna mikroprocessorarkitektur kan variera från 600 MHz till 3 GHz. Det bör också noteras att denna parameter, som indikerar den maximala påverkan på prestandan hos datorsystemet, varierar. Dessutom påverkas frekvensen av tre faktorer samtidigt:
- Komplexitetsnivån för problemet som löses.
- Grad av mjukvaruoptimering för multithreading.
- Aktuellt värde för halvledarkristalltemperatur.
Tänk som ett exempel på algoritmen för MT6582-chippet, som är baserat på A7 och inkluderar 4 beräkningsenheter, vars frekvens varierar från 600 MHz till 1,3 GHz. I viloläge kan denna processorenhet endast ha en beräkningsenhet, och den arbetar på lägsta möjliga frekvens på 600 MHz. En liknande situation kommer att inträffa när en enkel applikation startas på en mobil gadget. Men när en resurskrävande leksak med optimering för multithreading dyker upp i listan över uppgifter, kommer alla 4 block av programkodbehandling med en frekvens på 1,3 GHz automatiskt att börja fungera. När processorn värms upp kommer de hetaste kärnorna att sänka frekvensvärdet eller till och medStäng av. Å ena sidan ger detta tillvägagångssätt energieffektivitet och å andra sidan en acceptabel nivå av chipprestanda.
Cache
Endast 2 cachenivåer finns i ARM Cortex A7. Halvledarkristallens egenskaper indikerar i sin tur att den första nivån nödvändigtvis är uppdelad i två lika halvor. En av dem ska lagra data, och den andra - instruktioner. Den totala cachestorleken på 1:a nivån enligt specifikationerna kan vara lika med 64 KB. Som ett resultat får vi 32 KB för data och 32 KB för kod. Den andra nivåns cache i det här fallet beror på den specifika CPU-modellen. Dess minsta volym kan vara lika med 0 MB (det vill säga frånvarande), och den största - 4 MB.
RAM-kontroller. Funktioner
Inbyggd RAM-kontroller levereras med vilken ARM Cortex A7-processor som helst. Egenskaperna för den tekniska planen indikerar att den är fokuserad på att arbeta tillsammans med LPDDR3 RAM. De rekommenderade arbetsfrekvenserna för RAM-minnet i detta fall är 1066 MHz eller 1333 MHz. Den maximala RAM-storleken som kan hittas i praktiken för denna chipmodell är 2 GB.
Integrated Graphics
Som förväntat har dessa mikroprocessorenheter ett integrerat grafikundersystem. ARM rekommenderar användning av ett eget Mali-400MP2 grafikkort med denna CPU. Men dess prestanda är ofta inte tillräckligt för att frigöra potentialenmikroprocessoranordning. Därför använder chipdesigners mer effektiva adaptrar i kombination med detta chip, till exempel Power VR6200.
Programvarufunktioner
Tre typer av operativsystem riktar sig till ARM-processorer:
- Android från sökjätten Google.
- iOS från APPLE.
- Windows Mobile från Microsoft.
All annan systemmjukvara har ännu inte fått så mycket distribution. Den största marknadsandelen för sådan programvara, som du kanske kan gissa, upptas av Android. Det här systemet har ett enkelt och intuitivt gränssnitt och nybörjarenheter baserade på det är väldigt, väldigt prisvärda. Till och med version 4.4 var den 32-bitars, och sedan 5.0 började den stödja 64-bitars beräkningar. Detta operativsystem körs framgångsrikt på vilken familj av RISC-processorer som helst, inklusive ARM Cortex A7. Ingenjörsmenyn är en annan viktig funktion i denna systemprogramvara. Med dess hjälp kan du avsevärt omkonfigurera operativsystemets funktioner. Åtkomst till den här menyn kan erhållas med en kod som är individuell för varje CPU-modell.
En annan viktig funktion i detta operativsystem är installationen av alla möjliga uppdateringar automatiskt. Därför kan även nya funktioner dyka upp på chipsen i ARM Cortex A7-familjen. Firmware kan lägga till dem. Det andra systemet är inriktat på APPLE mobila prylar. Sådana enheter upptar huvudsakligen premiumsegmentet och har motsvarande prestanda- och kostnadsnivåer. Det senaste operativsystemet i ansiktet av Windows Mobile har ännu inte fåttstor distribution. Det finns enheter baserade på det i alla segment av mobila prylar, men en liten mängd applikationsprogramvara i det här fallet avskräcker distributionen.
Processormodeller
De mest prisvärda och minst produktiva i det här fallet är 1-kärniga marker. Den mest utbredda bland dem var MT6571 från MediaTek. Upp ett snäpp är ARM Cortex A7 Dual Core-processorer. Ett exempel är MT6572 från samma tillverkare. En ännu högre prestandanivå gavs av Quad Core ARM Cortex A7. Det mest populära chipet från den här familjen är MT6582, som nu till och med kan hittas i mobila prylar på nybörjarnivå. Tja, den högsta prestandanivån gavs av 8-kärniga centralprocessorer, som MT6595 tillhörde.
Vidareutvecklingsutsikter
Än så länge kan du fortfarande hitta mobila enheter på butikshyllorna baserade på en halvledarprocessor baserad på 4X ARM Cortex A7. Dessa är MT6580, MT6582 och Snapdragon 200. Alla dessa chips inkluderar 4 beräkningsenheter och har en utmärkt nivå av energieffektivitet. Dessutom är kostnaden i det här fallet mycket, mycket blygsam. Men ändå är de bästa tiderna med denna mikroprocessorarkitektur bakom oss. Toppen av försäljningen av produkter baserade på den föll 2013-2014, när den praktiskt taget inte hade något alternativ på marknaden för mobila prylar. Dessutom talar vi i det här fallet om budgetenheter med 1 eller 2datormoduler och med flaggskeppsprylar med en 8-kärnig CPU. För tillfället tvingas den gradvis bort från marknaden av Cortex A53, som i huvudsak är en modifierad 64-bitarsversion av A7. Samtidigt behöll hon sin föregångares främsta fördelar helt och fullt, och framtiden är definitivt hennes.
Yttrande från experter och användare. Riktiga recensioner om chips baserade på denna arkitektur. Styrkor och svagheter
Visst har utseendet på ARM Cortex A7-arkitekturen för mikroprocessorenheter blivit en viktig händelse för världen av mobila enheter. Det bästa beviset på detta är att enheter baserade på det har sålts framgångsrikt i mer än 5 år. Naturligtvis räcker nu funktionerna hos den A7-baserade CPU:n inte längre ens för att lösa uppgifter på mellannivå, men den enklaste programkoden på sådana chips fungerar fortfarande framgångsrikt. Listan över sådan programvara inkluderar videouppspelning, lyssna på ljudinspelningar, läsa böcker, surfa på nätet och även de enklaste leksakerna i det här fallet kommer att starta utan problem. Detta är vad de ledande tematiska portalerna dedikerade till mobila prylar och enheter fokuserar på, både ledande experter av detta slag och vanliga användare. Den viktigaste nackdelen med A7 är bristen på stöd för 64-bitars datorer. Dess främsta fördelar inkluderar den perfekta kombinationen av energieffektivitet och prestanda.
Resultat
Visst är ARM Cortex A7-arkitekturen en helhetera i världen av mobila enheter. Det var med dess tillkomst som mobila enheter blev prisvärda och ganska produktiva. Och bara det faktum att den har sålts framgångsrikt i mer än 5 år är ytterligare en bekräftelse på detta. Men om till en början prylar baserade på det ockuperade mellan- och premiumsegmenten på marknaden, nu är de kvar med bara budgetklassen. Den här arkitekturen är föråldrad och håller gradvis på att bli ett minne blott.
